基于轮廓误差控制的进给率定制方法研究

发布时间：2021-04-25 08:49

　　进给率定制是数控加工的关键环节,直接影响加工效率和加工精度。轮廓误差作为高速高精度数控系统的重要性能指标,其控制方法的研究也有着重要意义。因此,基于轮廓误差控制定制进给率,有利于实现零件的高速高精度加工。提出待定系数系统辨识法,对含有PID控制器的三阶伺服控制系统进行辨识。该方法采用含待辨识参数的标准形式表示系统传递函数,利用最小二乘法处理扫频试验数据,得到角频率序列值及其对应的幅频序列值,最后通过求解广义逆矩阵得到待辨识参数。通过与频域辨识法进行仿真对比实验,该方法被证实具有很高的辨识精度。建立基于伺服系统动态特性的轮廓误差模型。该方法以实际加工点到期望加工点处密切圆的距离作为轮廓误差估算值,具有较高的估算精度。结合伺服系统传递函数模型和轮廓误差圆弧逼近估算模型,考虑驱动系统动态特性对轮廓加工精度的影响,并推导进给率和轮廓误差之间的解析关系式。提出基于轮廓误差控制的进给率定制算法。利用NURBS参数曲线表示三轴加工路径,得到曲率、导矢等几何信息。结合加工路径几何信息和各约束条件模型,得到进给率和弦高差约束、机床各轴速度约束、机床各轴加速度约束之间的线性解析关系式。最后利用线性规划算法... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 数控加工概述
        1.1.1 数控系统发展趋势
        1.1.2 数控插补技术
    1.2 轮廓误差控制的研究现状
    1.3 系统辨识技术的研究现状
    1.4 课题研究意义及目的
    1.5 主要研究内容及论文结构
2 参数曲线插补
    2.1 NURBS曲线理论基础
        2.1.1 NURBS曲线的定义
        2.1.2 NURBS曲线的导矢计算
        2.1.3 参数曲线数据点的参数化
        2.1.4 NURBS曲线拟合
    2.2 刀具路径的弧长参数化
    2.3 参数曲线插补理论基础
        2.3.1 参数曲线插补原理
        2.3.2 参数曲线插补参数的计算
    2.4 本章小结
3 基于伺服系统动态特性的轮廓误差模型
    3.1 直线轮廓误差模型
    3.2 圆弧轮廓误差模型
    3.3 任意曲线轮廓误差模型
    3.4 基于伺服系统动态特性的轮廓误差模型
    3.5 本章小结
4 伺服控制系统的传递函数辨识方法
    4.1 待定系数系统辨识法
    4.2 频域辨识方法
    4.3 仿真实验验证
    4.4 本章小结
5 基于轮廓误差控制的进给率定制
    5.1 进给率定制中的约束条件
        5.1.1 弦高差约束
        5.1.2 机床驱动约束
        5.1.3 轮廓误差约束
    5.2 进给率定制算法
        5.2.1 进给率定制算法的目标函数
        5.2.2 进给率定制算法的约束函数
        5.2.3 进给率定制算法的简化计算
    5.3 本章小结
6 实验及结果分析
    6.1 系统辨识实验
        6.1.1 实验平台
        6.1.2 系统输入信号
        6.1.3 系统输出信号
        6.1.4 系统传递函数辨识结果
    6.2 进给率定制算法仿真分析和实验验证
        6.2.1 进给率定制算法仿真流程
        6.2.2 仿真结果和实例验证
    6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]扩充最小二乘法在数控机床伺服系统模型参数估计中的应用[J]. 李彬,戴怡,石秀敏,刘朝华.  机床与液压. 2010(03)
[2]基于BP神经网络的数控机床误差辨识方法研究[J]. 李耀明,沈兴全,孟庆义,王爱玲.  中北大学学报(自然科学版). 2009(06)
[3]基于SVR的控制系统辨识建模研究[J]. 王文栋,郭伟.  燃气涡轮试验与研究. 2009(03)
[4]一种气动位置伺服系统的辨识建模方法[J]. 柏艳红,李小宁.  南京理工大学学报(自然科学版). 2007(06)
[5]支持向量机在电液伺服系统辨识建模中的应用[J]. 曹克强,胡良谋,张春山,张建邦.  空军工程大学学报(自然科学版). 2007(03)
[6]数控系统被控对象的模型辨识[J]. 许晓峰,王隆太.  机电产品开发与创新. 2006(01)
[7]数控加工中一种模型的模糊辨识算法的研究[J]. 李曦,李斌,周云飞.  中国制造业信息化. 2003(06)
[8]基于快速学习型神经网络的机器人运动学模型辨识及运动控制[J]. 叶军.  计算机仿真. 2002(05)
[9]参数曲线的自适应插补算法[J]. 游有鹏,王珉,朱剑英.  南京航空航天大学学报. 2000(06)
[10]基于PC/DSP的开放系统结构智能切削模块[J]. 刘强,Yusuf Altintas.  北京航空航天大学学报. 2000(02)

硕士论文
[1]复杂曲面五轴加工的进给率定制方法研究[D]. 周剑锋.大连理工大学 2014
[2]参数曲线数据点参数化方法的研究[D]. 于辉.山东大学 2009
[3]基于散乱点云的卷曲模型建模和精度评价[D]. 王刚.大连理工大学 2007
[4]基于机床动力学特性的NURBS曲线直接插补的研究[D]. 刘可照.华中科技大学 2004



本文编号：3159090